(57)【要約】      （修正有）【課題】リソグラフィ装置の位置決めするためのモータ制御システムにおいて、永久磁石の温度変化によって生じるモータ定数の変化を補償すること。【解決手段】位置決めシステムはパターニング支持体および基板支持体を位置決めする。この位置決めシステムは、ステータと支持体に連結されたムーバとを備えるモータと、モータに印加される電流を制御するための出力を提供するコントローラを備えたモータ制御システムとを有する。モータ制御システムは、ムーバおよび関連支持体の重量を補償するのに必要なコントローラ出力を決定し、このコントローラ出力の、ムーバおよび関連支持体にかかる重力を補償するのに必要な出力からの偏差を決定し、この偏差に基づいてモータに印加される電流を補正する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射ビームを調整するように構成された照明システム、
パターニングデバイスを保持するように構成されたパターニング支持体あって、パターニングデバイスはパターン付き放射ビームを形成するために放射ビームの断面にパターンを付与できる、パターニング支持体、
基板を保持するように構成された基板支持体、
パターン付き放射ビームを基板上のターゲット部分上に投影するように構成された投影システム、および
パターニング支持体もしくは基板支持体またはその両方を位置決めするための位置決めシステムであって、ステータとパターニング支持体および基板支持体の一つに連結されたムーバとを備えるモータと、モータに印加される電流を制御するための出力を提供するように構成されたコントローラを有する関連モータ制御システムと、を備える位置決めシステム、
を備えており、
モータ制御システムは、
（ａ）ムーバと関連支持体の重量を補償するために適用されるコントローラ出力を決定し、
（ｂ）（ａ）で得た出力の、ムーバおよび関連支持体にかかる重力を補償するために適用される出力からの偏差を決定し、
（ｃ）（ｂ）で得た偏差に基づいて、モータに印加される電流を補正する、
ように構成されている、リソグラフィ装置。
【請求項２】
モータが平面モータである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
モータがリラクタンス型モータである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
モータがローレンツ型モータである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。  
【請求項５】
モータ制御システムは、（ａ）においてコントローラ出力を時間関数として決定するように構成されている、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
モータ制御システムは、ムーバがステータに対してほぼ一定の速度を有するとき（ａ）においてコントローラ出力を決定するように構成されている、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
モータ制御システムは、（ａ）においてステータに対する動作可能エリアのムーバの所定サブエリアにおけるコントロール出力を決定するように構成されている。請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
モータ制御システムは、コントローラ出力を決定する際に使用されるローバスフィルタを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
モータ制御システムは、コントローラ出力を決定する際に使用されるアベレージユニットを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
モータ制御システムは、（ｂ）において偏差と閾値を比較するように構成されている。請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
モータ制御システムは、偏差が閾値を超える場合には（ｃ）を実行しないように構成されている、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２】
モータ制御システムは、偏差が閾値を超える場合には偏差を閾値に等しい値に設定するように構成されている、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３】
ステータとオブジェクトに連結されたムーバとを備えるモータ、および
モータに印加される電流を制御するための出力を提供するように構成されたコントローラを有する関連モータ制御システム、
を備えており、  
モータ制御システムは、
（ａ）ムーバおよびオブジェクトの重量を補償するために適用されるコントローラ出力を決定し、
（ｂ）（ａ）で得た出力の、ムーバおよびオブジェクトにかかる重力を補償するために適用される出力からの偏差を決定し、
（ｃ）（ｂ）で得た偏差に基づいて、モータに印加される電流を補正する、
ように構成されている、位置決めシステム。
【請求項１４】
モータ制御システムは、（ａ）においてコントローラ出力を時間関数として決定するように構成されている、請求項１３に記載の位置決めシステム。
【請求項１５】
モータ制御システムは、ムーバがステータに対してほぼ一定の速度を有するとき（ａ）においてコントローラ出力を決定するように構成されている、請求項１３に記載の位置決めシステム。
【請求項１６】
ステータとオブジェクトに連結されたムーバとを備えるモータを制御する方法であって、
（ａ）モータに印加される電流を制御するための出力をコントローラによって提供すること、
（ｂ）ムーバおよびオブジェクトの重量を補償するために適用されるコントローラ出力を決定すること、
（ｃ）（ｂ）で得た出力の、ムーバおよびオブジェクトにかかる重力を補償するために適用される出力からの偏差を決定すること、および
（ｄ）（ｃ）で得た偏差に基づいて、モータに印加される電流を補正すること、
を備える、方法。
【請求項１７】
コントローラ出力を時間関数として決定することをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ムーバがステータに対してほぼ一定の速度を有するときコントローラ出力が決定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
ステータとオブジェクトに連結されたムーバとを有する平面モータを制御するためのモータ位置決めシステムによって実行可能なプログラム命令を含むコンピュータプログラムであって、モータ位置決めシステムは、モータに印加される電流を制御するための出力を提供するように構成されたコントローラを有する関連モータ制御システムを備え、前記命令は、実行時に、モータ位置決めシステムに対して、
（ａ）ムーバおよびオブジェクトの重量を補償するために適用されるコントローラ出力を決定し、
（ｂ）（ａ）で得た出力の、ムーバおよびオブジェクトにかかる重力を補償するために適用される出力からの偏差を決定し、
（ｃ）（ｂ）で得た偏差に基づいて、モータに印加される電流を補正する、
ように指示する、コンピュータプログラム。
【請求項２０】
前記命令は、実行時に、モータ位置決めシステムに対して、コントローラ出力を時間関数として決定するように指示する、請求項１９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２１】
ムーバがステータに対してほぼ一定の速度を有するときコントローラ出力が決定される、請求項１９に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、被制御モータを有するリソグラフィ装置、並びにモータ制御システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つのダイまたはいくつかのダイの一部）に転写される。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上での結像を介してなされる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および、ある特定の方向（「スキャン」方向）の放射ビームによってパターンをスキャンすると同時にこの方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、６自由度（ＸＹＺ座標系におけるｘ、ｙ、ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ）で正確に配置される複数の可動オブジェクトを備える。このような可動オブジェクトの例として、基板ステージおよびレチクルステージがある。オブジェクトは被制御平面電気モータによって駆動かつ位置決めされる。各被制御平面電気モータは本質的に平らなステータおよびムーバを備え、ムーバは、ステータに対して通常平行に移動可能なモータの一部である。ムーバは、通常、ステータの面と平行方向に移動し、ステータとムーバとの間には空隙が存在する。
【０００４】
[0004]  平面モータは、ステータおよびムーバのいずれか一方に、磁界を形成するための永久磁石を備えてよい。この磁界では、他方内の電流伝導コイルによって、ステータおよびムーバを互いに引き寄せる力が形成される。既知デザインの平面モータは、磁化可能材料からなりかつその上に交互に分極された永久磁石のチェッカーボードパターンを有するバックプレートまたはそれに類似の構造である第１部分と、一連のコイルである第２部分を備え、この第１部分および第２部分が互いに近接するように移動可能である。モータ内では、コイル内の電流によって、第１部分が延在するｘ−ｙ面に平行な力（以下、水平力とも呼ばれる）と、この力に対して直角（ｚ方向）の力（以下、垂直力とも呼ばれる）とが発生し、電流と力との関係は、方程式［１］による、第２部分に対する第１部分のｘ−ｙ位置依存関数である。
【０００５】
[0005]  
【数１】
2007258676.tif 000002
【０００６】
[0006]      上記式において
[0007]      ＦＨは水平力、
[0008]      ＦＶは垂直力、
[0009]      ｉは電流、
[0010]      Ｋｍはモータ定数、
[0011]      φは整流角度（commutation angle）を示す。
【０００７】
[0012]  方程式［１］において、モータ定数Ｋｍは、とりわけ、コイルの幾何学的配置、および、平面モータの永久磁石によって発生する磁界の大きさ、によって決定されるように見える。
【０００８】
[0013]  リソグラフィ装置で使用する平面モータ、例えば基板ステージを駆動するのに使用する平面ロングストロークモータは、高加速力を実現するとともにリソグラフィ装置のスループットを最大にするための高速性を実現できるように設計されている。このため、モータのコイルに大電流を流すことが必要となり、その結果、モータのコイル内の電力損失が高くなってしまう。動作中、コイル表面の温度は数十度まで上昇する。コイルおよび／または磁石の冷却方法によって異なるが、コイル温度が上昇した際のコイル−磁石間の空隙内の媒体（空気等）を介した熱伝導によって、磁石（コイルに面している）の温度も数十度まで上昇する。
【０００９】
[0014]  永久磁石によって発生した磁界は温度感応性があるため、永久磁石の温度変化によって磁界の変化や関係する平面モータのモータ定数の変化が生じる。永久磁石の感温性は、例えば、約−０．３％／Ｋであり、温度が数ケルビン上昇すると、磁界が数パーセント失われることになる。このように、感温性によって、モータ位置の制御、特に、モータ位置のフィードフォワード制御において感知され得るエラーが生じ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
[0015]  モータ制御システムにおいて、モータ定数の変化を補償するのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
[0016]  本発明の一実施形態によると、放射ビームを調整するように構成された照明システム、パターン付き放射ビームを形成するために放射ビームの断面にパターンを付与できるパターニングデバイスを保持するように構成されたパターニング支持体、基板を保持するように構成された基板支持体、パターン付き放射ビームを基板上のターゲット部分上に投影するように構成された投影システム、および、パターニング支持体もしくは基板支持体またはその両方を位置決めするための位置決めシステムであって、ステータとパターニング支持体および基板支持体の一つに連結されたムーバとを有するモータと、モータに印加される電流を制御するための出力を提供するように構成されたコントローラを有する関連モータ制御システムと、を含む位置決めシステム、を含み、モータ制御システムは、（ａ）ムーバと関連支持体の重量を補償するために適用されるコントローラ出力を決定し、（ｂ）（ａ）で得た出力の、ムーバおよび関連支持体にかかる重力を補償するために適用される出力からの偏差を決定し、（ｃ）（ｂ）で得た偏差に基づいて、モータに印加される電流を補正する、ように構成されている、リソグラフィ装置が提供される。
【００１２】
[0017]  本発明の一実施形態によると、ステータとオブジェクトに連結されたムーバとを持つモータ、および  モータに印加される電流を制御するための出力を提供するように構成されたコントローラを有する関連モータ制御システム、を含み、（ａ）ムーバおよびオブジェクトの重量を補償するために適用されるコントローラ出力を決定し、（ｂ）（ａ）で得た出力の、ムーバおよびオブジェクトにかかる重力を補償するために適用される出力からの偏差を決定し、（ｃ）（ｂ）で得た偏差に基づいて、モータに印加される電流を補正する、ように構成されている位置決めシステムが提供される。
【００１３】
[0018]  本発明の一実施形態によると、ステータとオブジェクトに連結されたムーバとを備えるモータを制御する方法であって、（ａ）モータに印加される電流を制御するための出力をコントローラによって提供すること、（ｂ）ムーバおよびオブジェクトの重量を補償するために適用されるコントローラ出力を決定すること、（ｃ）（ｂ）で得た出力の、ムーバおよびオブジェクトにかかる重力を補償するために適用される出力からの偏差を決定すること、および（ｄ）（ｃ）で得た偏差に基づいて、モータに印加される電流を補正すること、を含む方法が提供される。
【００１４】
[0019]  本発明の一実施形態によると、ステータとオブジェクトに連結されたムーバとを持つ平面モータを制御するためのモータ位置決めシステムによって実行可能なプログラム命令を含むコンピュータプログラムであって、モータ位置決めシステムは、モータに印加される電流を制御するための出力を提供するように構成されたコントローラを有する関連モータ制御システムを含み、前記命令は、実行時に、モータ位置決めシステムに対し、（ａ）ムーバおよびオブジェクトの重量を補償するために適用されるコントローラ出力を決定し、（ｂ）（ａ）で得た出力の、ムーバおよびオブジェクトにかかる重力を補償するために適用される出力からの偏差を決定し、（ｃ）（ｂ）で得た偏差に基づいて、モータに印加される電流を補正する、ように指示する、コンピュータプログラムが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[0027]  図１は本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置の概略図である。リソグラフィ装置は、放射ビームＢＭ（例えばＵＶ放射またはその他の適切な放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、あるパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１位置決めデバイスＰＭに連結された、マスク支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴとを備えている。リソグラフィ装置は、さらに、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ、あるパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２位置決めデバイスＰＷに連結された、基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板支持体」を備えている。リソグラフィ装置は、さらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢＭに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳを有している。
【００１６】
[0028]  照明システムは、放射を誘導し、整形し、あるいは制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他の光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組み合わせなど、各種光学コンポーネントを含むことができる。
【００１７】
[0029]  マスク支持構造体は、パターニングデバイスを支えるもの、すなわちその重量を支持するものである。マスク支持構造体は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどといった他の条件に応じた態様において、パターニングデバイスを保持する。マスク支持構造体は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。マスク支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができる架台またはテーブルであってよい。マスク支持構造体によって、パターニングデバイスは、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に配される。本明細書で使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
【００１８】
[0030]  本明細書において使われる「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように放射ビームの断面にパターンを付けるために使うことができるあらゆるデバイスを指していると広く解釈されるべきである。なお、放射ビームに付けたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフト特徴またはいわゆるアシスト特徴を含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などの、ターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。
【００１９】
[0031]  パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィィでは公知であり、バイナリ、alternating位相シフト、および減衰型位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに種々のハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームがさまざまな方向に反射するように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
【００２０】
[0032]  本明細書において使われる「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学システム、またはそれらの任意の組合せを含むあらゆるタイプの投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使われる「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
【００２１】
[0033]  本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば前述のタイプのプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
【００２２】
[0034]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルまたは「基板支持体」（および／または２つ以上のマスクテーブルまたは「マスク支持体」）を有するタイプのものであってもよい。そのような「マルチステージ」マシンにおいては、追加のテーブルまたは支持体は並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブルまたは支持体上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルまたは支持体を露光用に使うこともできる。
【００２３】
[0035]  また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすような比較的高屈折率を有する液体、例えば水、によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。さらに、リソグラフィ装置内の、例えば、マスクと投影システムとの間の別の空間に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために用いることができる。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、どちらかといえば、露光中、投影システムと基板との間に液体があるという意味でしかない。
【００２４】
[0036]  図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀灯である場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体型部品とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
【００２５】
[0037]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側径方向範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００２６】
[0038]  放射ビームＢＭは、マスク支持構造体（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢＭは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉装置、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１では明確に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリからマスクを機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢＭの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の移動も、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、けがき線(scribe-lane)アライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
【００２７】
[0039]  図２〜図７を参照しながら下記に記載するように、第１位置決めデバイスＰＭおよび／または第２位置決めデバイスＰＷは、本発明の実施形態に係る制御方法および制御システムを使用して制御することができる。
【００２８】
[0040]  例示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使うことができる。
【００２９】
[0041]  ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度に（すなわち、単一静止露光）ターゲット部分Ｃ上に投影する。基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」は、つぎにＸおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃが露光され得る。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静止露光時に投影されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００３０】
[0042]  スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および画像反転特性によって決めるとよい。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズよって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
【００３１】
[0043]  別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」を基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を動かしまたはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述のタイプのプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００３２】
[0044]  
上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
【００３３】
[0045]  図２〜図５は、６自由度（ＤｏＦ）の三相平面モータを示している。
【００３４】
[0046]  図２を参照すると、磁化可能材料からなるバックプレートＢＰは複数の永久磁石ＰＭを担持し、各永久磁石ＰＭは、図中の矢印の方向に分極化されている。永久磁石ＰＭは互いに間隔を空けた状態で配されている。永久磁石ＰＭと永久磁石ＰＭとの間の空間には永久磁石ＨＭ（ハルバッハ磁石とも呼ばれる）が配され、図中の矢印の方向に分極化されている。永久磁石ＰＭのアセンブリによって発生する磁界を、破線矢印ＭＦで示す。導体（conductor）ＣＤは、図２の平面に対して直角（または、ほぼ垂直）に、図を見る人に向けて、電流Ｉを伝送している。導体ＣＤ内の磁界ＭＦの方向をＢで示す。磁界ＭＦ内の電流により、導体ＣＤは矢印ＦＨで示す力を受ける。力ＦＨは水平力とも呼ばれ、これは、力ＦＨの方向が、バックプレートＢＰが延在する面に対してほぼ平行であることを意味するにすぎない。通常、必ずではないが、後者の面は、ほぼ水平方向に延在する。
【００３５】
[0047]  図３では、図２の電流を伝送する導体ＣＤが、複数の永久磁石ＰＭを基準として別の場所に位置している。この結果、導体ＣＤには矢印ＦＶで示す力が加えられる。力ＦＶは垂直力とも呼ばれ、これは、力ＦＶの方向が、バックプレートＢＰが延在する面に対して直角（または、ほぼ垂直）であることを意味するにすぎない。既述のように、通常、必ずではないが、後者の面は、ほぼ水平方向に延在する。
【００３６】
[0048]  図４は、二次元チェッカーボードアレイ内に配された複数の永久磁石ＰＭおよびハルバッハ磁石ＨＭを示している。左手一番上の永久磁石ＰＭはＮ極を表に向けた状態にあり、これに隣接する永久磁石ＰＭはＳ極を表に向けた状態にある。コイルＣＬは、バックプレートＢＰが延在する面とほぼ平行な面で延在するとともに、永久磁石ＰＭから少し離れた場所にあって、コイルＣＬ内の矢印の方向に電流が流れている。図２に関する既述の説明から、コイルＣＬは、図４に示す永久磁石ＰＭのアレイを基準とした位置において、水平力ＦＨを受けていることが分かる。
【００３７】
[0049]  図５を参照すると、一実施形態において、コイルＣＬが、各セットがそれぞれ３つのコイルからなる４つのセット（ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４）を備えたコイルアレイＣＡの一部を形成している。セットＳＴ１は、セットＳＴ３の３つのコイルと同じ方向に配向している３つのコイルを有しており、セットＳＴ２は、ＳＴ４の３つのコイルと同じ方向に配向している３つのコイルを有している。コイルのセット内に流れる電流を適切に選択することによって、各セット（ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４）が水平力および垂直力を発生する。例えば、図５に示すように、セットＳＴ１は、Ｘ方向Ｆｘ１に水平力ＦＨを発生させるとともにＺ方向Ｆｚ１に垂直力ＦＶを発生させ、セットＳＴ２は、Ｙ方向Ｆｙ１に水平力ＦＨを発生させるとともにＺ方向Ｆｚ２に垂直力ＦＶを発生させ、セットＳＴ３は、Ｘ方向Ｆｘ２に水平力ＦＨを発生させるとともにＺ方向Ｆｚ３に垂直力ＦＶを発生させ、セットＳＴ４は、Ｙ方向Ｆｙ２に水平力ＦＨを発生させるとともにＺ方向Ｆｚ４に垂直力ＦＶを発生させる。コイルアレイＣＡは、図４の磁石アレイとともに、６自由度可動モータを形成している。以下、磁石アレイをステータと呼び、コイルアレイをムーバと呼ぶ。
【００３８】
[0050]  コイル電流を一定にするため、モータ力を、対角線上の南北遷移に等しい磁石整流ピッチＰのＸＹ位置依存性シヌソイド関数（下記方程式［２］中のＨ）とする。水平力ＦＨおよび垂直力ＦＶの大きさは、方程式［２］における整流位相角（commutation phase angle）φおよびモータ定数Ｋｍによって決まる。
【数２】
2007258676.tif 000003
【００３９】
[0051]  典型的な三相モータの場合と同様に、ステータに対するムーバのＸまたはＹ位置依存性シヌソイド関数(X- or Y-position dependent sinusoidal function)であるモータ定数Ｋｍによって、水平（ＦＨ）および垂直（ＦＶ）モータ力が発生する。ムーバの対ステータ水平ＸＹ位置Ｈは、シヌソイド位置依存性モータ電流(sinusoidal position dependent motor currents)とともに、整流に使用される。それぞれが位置および電流における１２０度の位相シフトを有する３つのコイルを使用することにより、モータ力を一定にすることができる。モータ力の方向は（電気）整流角度φによって決まる。φ＝０の場合は純粋な水平力（ＦＨ≠０、ＦＶ＝０）となり、φ＝π／２の場合は純粋な垂直力（ＦＨ＝０、ＦＶ≠０）となる。モータ内において整流角度φを０〜２π*／Ｐ［rad］間で変化させることにより、垂直力と水平力の比率を変更することができる。力の大きさは、各コイル内の電流ｉの大きさによって決まる。
【００４０】
[0052]  方程式［２］は、水平力ＦＨと垂直力ＦＶとの関係、電流ｉと整流角度φとの関係を表している。位置関数としてのモータ定数Ｋｍおよび必要とされる三相位置依存性モータ電流（3-phase position dependent motor currents）（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）については、方程式［３］および方程式［４］でそれぞれ示され、同式において、φ０は初期整流角度オフセットを表している。
【数３】
2007258676.tif 000004
【００４１】
[0053]  方程式［５］によると、方程式［３］と方程式［４］とを組み合わせることによって、水平力ＦＨおよび垂直力ＦＶが得られる（参照：方程式［１］）。
【数４】
2007258676.tif 000005
【００４２】
[0054]  方程式［５］から、（ＸＹ位置依存性）モータ定数Ｋｍと、モータによって発生した水平力および垂直力との間には直接的な関係があることが分かる。また、モータ定数Ｋｍは、コイルの幾何学的配置（特にコイルの回転数）および永久磁石ＰＭによって発生する磁界に依存し、さらに、永久磁石ＰＭによって発生する磁界は、その温度の関数となる。この結果、モータの動作中に永久磁石ＰＭの温度が上がると、モータのモータ定数Ｋｍが低下し、モータによって発生する力が低下する（モータコイル内の電流が変わらない場合）ため、モータ制御にエラーが発生する。実際、永久磁石ＰＭの温度は、永久磁石ＰＭ付近のコイルから発生する熱によって動作中に上昇する。
【００４３】
[0055]  モータの永久磁石の温度変化によって生じるモータ定数Ｋｍの変化は比較的ゆっくりと生じる。熱時定数は、コイルアレイと永久磁石アレイとの間に閉じ込められた空気の抵抗Ｒ、および、永久磁石アレイおよび永久磁石が取り付けられているバックプレートまたは類似構造体の熱容量Ｃによって決まる。熱時定数を粗（過小）推定するには数分を要する。リソグラフィ装置において１枚の基板の露光する時間は数秒程度であり、この露光時間と比較すると、熱効果の現れる時間は非常に遅い。また、永久磁石およびバックプレートの熱コンダクタンスは比較的良好で、その熱容量も相対的に高いため、スキャンエリア内の磁石がすべて、ほぼ均一に加熱されると思われる。
【００４４】
[0056]  本発明の一実施形態によると、初期キャリブレーション後、垂直力ＦＶ（ＦＺ）を発生させるために必要な電流は、温度変化（さらには、モータ定数Ｋｍに影響を与えるその他の要因）から生じるモータ定数の変化を決定するための、モータ制御システムにおける基準入力として用いられる。なお、垂直力ＦＶは、制御されるオブジェクトを持ち上げるのに必要である。垂直力ＦＶは基本的に重力（定数である）に起因するため、垂直力ＦＶを発生させるのに必要な電流は、基準入力として使用するのに適している。例えば、モータ定数Ｋｍが温度効果によって低下した場合、モータ制御システムにおいて、オブジェクトの立向姿勢を制御するコントローラは、（垂直に動作している）モータに印加する電流を増加させることにより、オブジェクトの立向姿勢を一定に保っている。コントローラによって発生した電流は、水平モータ定数の変化を補正するのに使用される。より一般には、垂直力を発生させるのに必要な電流を測定することにより、１つのパラメータを使用してすべての（可能であれば位置依存性）モータ定数Ｋｍを補正することができる。垂直力ＦＶを発生させるのに必要な電流を、モータの速度が一定（水平）である間に測定してもよい。モータが定速である間のモータの可動部分にかかる力とは、重力（定数である）、うず電流のダンピング、および、ケーブルスラブからの寄生性力（可動部分がスラブを必要とする場合、例えば、可動部分が電流および冷却液で満たされたコイルを備える場合）である。
【００４５】
[0057]  図６は、水平動作および垂直動作用に信号を処理する、本発明の一実施形態に係るモータ制御システムの略図である。なお、モータ制御システムは簡単な形式で表示しているが、実際はいくつかの信号が同時に処理される。まず、所望の水平位置および垂直位置を含む設定値ＳＥＴが減算器ＳＵＢに入力される。減算器ＳＵＢでは、設定値ＳＥＴから、実際に測定された水平位置および垂直位置ＰＯＳが減じられる。設定値ＳＥＴと測定位置ＰＯＳとの差分はコントローラＣＴＲに入力される。コントローラＣＴＲは、設定値ＳＥＴと実際測定位置ＰＯＳとの差分を減らすために必要な力を発生する。図６では、コントローラＣＴＲは、必要とされる水平力および垂直力のそれぞれに対応する二つの出力ＦＨおよびＦＶを有する。垂直力ＦＶは、ローパスフィルタＬＰＦによってローパスフィルタリングされ、オブジェクト質量ｍ（モータＭＯＴの可動部分の質量を含む）と重力定数ｇとの積（ｍ*ｇ）で除算される。除算の結果は、ＦＨの補正係数Ｃｏｒｒとして使用される。モータ定数Ｋｍが公称値であれば、（ｍ*ｇ）で除算したＦＶは１に等しい。しかし、コントローラＣＴＲが発生させた垂直力ＦＶが、モータＭＯＴでオブジェクトを持ち上げるのに必要な公称値よりも大きい場合、これは、実際のモータ定数がその公称値よりも小さいことを意味する。その場合、（ｍ*ｇ）による除算の結果は１以上となる。水平制御力ＦＨに補正係数Ｃｏｒｒを乗算することにより、モータ定数が小さい値であってもこれを補償することができる。補正後、ＦＨおよびＦＶは公称モータ定数Ｋｍで除算され、モータに入力される電流ｉが発生する。モータＭＯＴは電流ｉに応じて力を生じさせ、その力によってオブジェクトＯＢＪが動かされる。水平方向および垂直方向におけるオブジェクトの実際の位置ＰＯＳは、測定システムＭＥＡＳによって測定され、減算器ＳＵＢにフィードバックされる。なお、図６は略図であるため、例えば、フィードフォワード経路やデカップリングを表示せず、また他の自由度の制御についても表示していない。
【００４６】
[0058]  図７は、本発明の一実施形態に係るモータ制御システムをより詳しく示している。設定値信号はコントローラ６０１に入力される。このコントローラ６０１は、フィードバック制御経路とフィードフォワード制御経路とを周知の態様において備え得る。コントローラの出力は力コレクタ（force corrector）６０２に入力され、そこで、例えばモータの位置依存性寄生効果（position dependent parasitic effects）が補正される。また、（ステータに対する）ＸＹＺムーバ位置も力コレクタ６０２に入力される。力コレクタ６０２からの出力は、ゲインバランサ（gain balancer）６０３に入力される。ゲインバランサ６０３では、論理制御力を、平面モータのムーバ内の４つのコイルそれぞれに対する力コマンド設定値（force command setpoints）に変換する。ゲインバランサ６０３からの出力は、力−電流コンバータ（force to current converter）６０４に入力される。この力−電流コンバータ６０４は、整流に必要な正しい三相モータ電流を計算するものである。また、（ステータに対する）ＸＹムーバ位置も、力−電流コンバータ６０４に入力される。計算の元になるものとして、力−電流コンバータ６０４は、メモリ６０５内にある、位置依存性モータ定数Ｋｍを記憶した４つの二次元テーブル（Ｋｍ１、Ｋｍ２、Ｋｍ３、Ｋｍ４）を使用する。力−電流コンバータ６０４の出力電流は、フィジカルモータ６０６に供給される。フィジカルモータ６０６は、測定システム６０７で測定される移動対象オブジェクトＯＢＪに連結されている。測定システム６０７の出力ＰＯＳはコントローラ６０１にフィードバックされる。
【００４７】
[0059]  力コレクタ６０２の出力により、時間係数Ｆｚ＿ａｃｔ（ｔ）、実際の垂直力信号が提供される。この信号は任意のローパスフィルタ６０８に入力され、不要な周波数が除去される。ローパスフィルタ６０８からの出力はアベレージャ（averager）６０９に入力される。アベレージャは、平均力信号Ｆｚ＿ａｖｇを補正係数計算機６１０に出力する。補正係数計算機６１０からの出力は、任意の適応フィルタ６１１に入力される。適応フィルタ６１１からの出力は任意のサチュレータ（saturator）６１２に入力され、そこで、補正信号が所定の最小値および最大値と比較される。サチュレータ６１２において、補正信号が最大値よりも大きい場合は、この補正信号が最大値に設定される。補正信号が最小値よりも小さい場合は、この補正信号が最小値に設定される。サチュレータ６１２からの出力は、メモリ６０５内のモータ定数テーブルＫｍ１、Ｋｍ２、Ｋｍ３、Ｋｍ４を更新するために使用される。
【００４８】
[0060]  図７に示す制御システムにおける図２〜図５のモータによるオンライン適用キャリブレーション処理手順は、以下の作業を含み得る。
【００４９】
[0061]  （ａ）位置依存性モータ定数を有する４つの大きな二次元テーブル（ＸＹ）（Ｋｍ１、Ｋｍ２、Ｋｍ３、Ｋｍ４）（各三相コイルセットに対し１つのテーブル）において、モータ定数は既に高精度キャリブレーション処理においてキャリブレーションされていると仮定する。
【００５０】
[0062]  （ｂ）モータが正常に動作している間、モータ制御システムのフォースコレクタからのＦｚ（ｔ）出力力（Fz(t) output force）を時間係数として追跡（trace）する。一定速度で追跡している間はＦｚ（ｔ）データのみを記憶する。リソグラフィ装置では、完成した基板上の各ダイに対し、すべてのＦｚ（ｔ）データを使用する。
【００５１】
[0063]  （ｃ）（オプション）Ｆｚ（ｔ）データに対してローパスフィルタリングを行なう。  
[0064]  （ｄ）力の平均値を計算する。Ｆｚ＿ａｖｇ＝ａｖｇ｛Ｆｚ（ｔ）｝
[0065]  （ｅ）モータ対数に対するグローバル補正係数Ｃｏｒｒを計算する。Ｃｏｒｒ＝ｍ*ｇ／Ｆｚ＿ａｖｇ
[0066]  （ｆ）（オプション）適応フィルタリングを行ない、コントロールシステム内の適応ループの安定性を確保する。
【００５２】
[0067]  （ｇ）（オプション）上記の算出された新たな補正係数Ｃｏｒｒを実際の最小値および最大値と照らし合わせて、算出値が最小値または最大値を超える場合はこれを飽和させ、警告を出すかまたは非常事態発生を報告する（妥当な場合）。
【００５３】
[0068]  （ｈ）モータ制御システムの動作コントローラ内のモータ定数を更新する。Ｋｍ＝Ｋｍ（ｘ、ｙ）*Ｃｏｒｒ
[0069]  （ｉ）ステップ（ｂ）から繰り返す。
【００５４】
[0070]  なお、モータ定数Ｋｍは水平力の発生および垂直力の発生のどちらにも用いられる。このことは、垂直力ＦＶ（Ｆｚ）の変化が分かれば、水平力ＦＨの変化も分かることを示唆している。
【００５５】
[0071]  実際、リソグラフィ装置において、モータ定数更新処理は、リソグラフィ装置内の特定の作業（例えば、異なる基板、基板上の異なるダイ）に依存する時間変化アップデートレート（time varying update rate）を有する。また実際には、リソグラフィ装置において、垂直力データは、モータのステータを基準としたムーバの様々な位置において形成されるが、これもリソグラフィ装置内の特定の作業によって異なる。
【００５６】
[0072]  なお、本発明はロングストローク平面モータに限らず、ショートストロークモータに適用することもできる。ショートストローク単相ローレンツモータでは、垂直モータに対して１つの垂直力のみが働いている。
【００５７】
[0073]  また、実際のモータでは、モータコイルを流れる電流の値を計算するために使用されるシヌソイド関数は、別の関数に置き換えられるか、高調波を含むか、または、モータ位置の関数として電流の値を有するテーブルに置き換えられても良い。 
[0074]  本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドの製造といった他の用途を有することが理解されるべきである。そのような別の用途においては、本明細書中に使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義とみなされ得ると、当業者は理解するであろう。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板処理ツールおよびその他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、積層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書中で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。  
[0075]  光学リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、本発明を他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使用してもよく、状況が許すのであれば、光学リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されたパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストを硬化させることができる。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【００５８】
[0076]  本明細書中で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
【００５９】
[0077]  「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、および静電型光学コンポーネントを含むさまざまな種類の光学コンポーネントのどれか１つまたは組合せを指すことができる。
【００６０】
[0078]  以上、本発明の具体的な実施形態を開示してきたが、開示した実施形態は本発明の例であって、本発明はその他様々な方法で実行し得ると理解されるべきである。したがって、本明細書中に開示した特定の構造および機能に関する詳細事項は、本発明を限定するものではなく、請求項の基になるものとして、また、本発明を適切な詳細構造において多様に使用することを当業者に教示する際の代表的な基礎のみとして解釈されるべきである。また、本明細書中で使用した用語およびフレーズは、本発明を限定するものではなく、むしろ、本発明を分かりやすく記載するためのものである。
【００６１】
[0079]  本明細書中に使用した「ａ」「ａｎ」は、１つまたは１つ以上として定義される。本明細書中の「複数」という用語は、２つまたは２つ以上として定義される。本明細書中の「別の」という用語は、少なくとも第２のまたはそれ以上のものとして定義される。本明細書中の「含む」および／または「有する」という用語は、「備える」として定義される（すなわちオープンランゲージ）。本明細書中の「連結」という用語は、「接続」として定義されるが、必ずしも直接接続や機械的接続を意味するとは限らない。
【００６２】
[0080]  本発明の実施形態の使用について既に具体的に説明してきたが、本発明は、記載される以外の態様でも実施することができる。たとえば、本発明は、上記に開示されている方法を記載する機械読取可能な指示の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはそのようなコンピュータプログラムが記憶されているデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態を取りうる。
【００６３】
[0081]  本発明は、リソグラフィ装置以外の装置にも適用可能であり、したがって、一般的なモータ制御システムおよびモータ制御方法にも適用可能である。 
[0082]  上記の説明は、限定ではなく例示を目的としたものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】[0021]  本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0022]  平面モータの一部を示す図４の平面ＩＩについての断面図を概略的に示す。
【図３】[0022]  平面モータの一部を示す図４における平面ＩＩについての、図２とは異なる動作状態における断面図を概略的に示す。
【図４】[0023]  永久磁石のアレイ上に図示された１つのコイルを持つ平面モータの平面図である。
【図５】[0024]  平面モータ内で使用する三相コイル構造の斜視図である。
【図６】[0025]  本発明の一実施形態に係るモータ制御システムの簡略ブロック図である。
【図７】[0026]  本発明の別の実施形態に係るモータ制御システムのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2007258676000001.pdf